惠普3D打印機 不僅僅是震撼業界的厚禮
從謠傳到現實，前后差不多2年的時間，惠普終于向3D打印行業投下了一枚重磅炸彈——基于惠普多射流熔融(Multi-Jet Fusion)技術的3D打印機（型號分別是3200和4200）。此舉宣告了這個在平面世界的打印機大佬開始進軍三維世界。惠普3D打印機的問世，可能要改變整個行業對3D打印的認識。
惠普3D打印機 不僅僅是震撼業界的厚禮
惠普3D打印機歷史淵源
時間倒退到2014年10月29日，這一天惠普第一次向世界展示了自己的3D打印機理念。當時的執行副總裁Dion Weisler（現任CEO）在活動會上中提到“混合實境”（Blended Reality）的概念，期待建立一個能夠激發人類創造力的生態系統，隨后拋出惠普希望開發3D打印機的愿景，并展示了如今已經應用到惠普3D打印機產品上的多射流熔融技術。
2014年10月29日，惠普負責人介紹MJF技術
雖說惠普是全球家用平面打印機的巨頭已是不爭的事實，而這一次，惠普一改往日風格，沒有把眼光局限在家用產品上，此次推出的多射流熔融技術Multi jet Fusion（以下簡稱MJF）是一款工業級的產品。從目前公布的產品圖片來看，如此大的體積（機器尺寸為2178毫米x1238毫米x1448毫米，構建體積為406毫米x304毫米x406毫米）除了工業用途之外，似乎猜不出有什么其他用途。
惠普3D打印機極其配套設施
所謂的多射流熔融技術（MJF），指的是依靠兩個不同的噴墨組件打造全彩的3D零部件，其中一個組件主要負責噴射打印材料從而形成對象實體，另一個噴墨組件負責噴涂、上色和融合，使部件獲得所需要的強度和紋理。
惠普多射流熔融技術（MJF）打印品（圖源：3ders.org）
惠普3D打印業務總裁Stephen Nigro稱，惠普多射流熔融3D打印技術解決了目前3D打印界至少3個難題：打印速度、打印質量和打印成本。在打印速度方面，惠普3D打印機的打印速度比同行業其他3D打印技術快10倍以上，以批量生產1000個齒輪為例，使用高品質的激光燒結設備，這些齒輪至少需要38小時才能制造出來。而使用他們的新多噴頭熔融技術，只需3個小時即可完成。
在價格方面，可將打印成本降低50%。在打印精度方面，該技術的工作方式很有趣：先鋪一層粉末，然后噴射熔劑，與此同時還會噴射一種精細劑（detailing agent），以保證打印對象邊緣的精細度，然后再在上面施加一次熱源。這一層就算完成了。以此類推，直到3D對象完成。
實際上，現在看到的惠普3D打印機，運用了2年前的技術理念，即便如此，相較于其他常見的工藝熔融沉積制造 (FDM)， 光固化成型（SLA），激光燒結（LS）等等，還是非常“時髦”的。那么，這臺技術“時髦”的產品究竟是怎樣工作的呢？
第2頁：惠普3D打印機工作原理
惠普3D打印機工作原理
從惠普發布的白皮書和最新的YouTube視頻可以初步了解到，這款多射流熔融3D打印技術的產品的核心位于工作臺上的2個模塊：Material Coater with Energy (下圖黃色區域)和HP Thermal Inkjet Arrays (下圖藍色區域)。這2個模塊我們可以叫他們為：“鋪粉模塊”和“熱噴頭模塊”。
惠普Multi Jet Fusion工作臺 （圖源：HP Multi Jet Fusion Technology Technical White Paper）
“鋪粉模塊”是在工作臺上分配粉末材料用的。這個模塊分為三個部分，中間的是鋪粉末的噴頭，兩邊是能量源。“熱噴頭模塊”用來噴射化學試劑Fusing Agent和Detailing Agent，我們可以叫它“熔融試劑”和“細節處理試劑”，這個模塊有能量源。“熱噴頭模塊”是這款打印機的亮點，以每秒每英寸3000萬滴的速度噴灑化學試劑。
惠普多射流熔融3D打印技術（MJF）工作過程
（圖源：惠普MJF技術白皮書）
該機的工作原理就是：通過“鋪粉模塊”自上而下滑動，在工作臺上鋪一層均勻的粉末。“熱噴頭模塊”從左到右噴灑化學試劑，并通過上面的加熱源融化指定區域的材料。緊接著，“鋪粉模塊”再次鋪粉，“熱噴頭模塊”接著再次噴灑試劑和加熱，循環往復直到成型。“熔融試劑”噴灑在需要融化的區域，提高材料融化的質量和速度，而“細節處理試劑”在熔化區的邊緣，保證邊緣表面的光滑和成型的精準。
第3頁：惠普3D打印機溫控系統
惠普3D打印機溫控系統
至于這款機器的溫控系統，惠普采用閉合環路溫控系統，機器頂部有加熱器盒熱感攝像機，通過測量工作臺上的上百個探測點的溫度，來決定哪些區域需要吸收更多的熱量。
惠普3D打印機閉合環路溫控系統
工作臺上的“鋪粉模塊”和“熱噴頭模塊“都帶有能量源，分別起到不同作用。“鋪粉模塊”的能量源可以起到預熱材料的作用，降低由于溫差較大而導致的變形。“熱噴頭模塊”的能量源起到融化成型的作用。由此推測，這臺打印機的工作臺只有探測溫度的功能，而沒有加熱功能。
陳列在惠普實驗設中的3D打印機（圖源：Designboom）
惠普3D打印機的機器原理與激光燒結很像，都是通過加熱材料來形成，但是，激光燒結并沒有用到任何化學試劑，是一種物理反應。惠普這款打印機用了兩種不同試劑來增強材料的融化質量以及成型，這些試劑的成分是什么，發生了怎樣的化學反應，目前還沒有完全搞清楚。不過，總的來講還是以熔融反應為核心，利用化學試劑來提高打印速度和產品質量。
惠普MJF打印技術在打印速度方面有著非常巨大的優勢
隨后，惠普發布的一個視頻，展示了3分鐘以內不同原理制作齒輪的時間，惠普3D打印機與其他3D打印工藝（FDM、激光燒結、MJF）相比，相同時間內生產的齒輪個數分別為：FDM（30個）、激光燒結（70個）、MJF（1000個）。顯而易見，惠普MJF打印技術在打印速度方面有著非常巨大的優勢。
惠普彩色3D打印樣品（圖源：惠普MJF技術白皮書）
惠普彩色3D打印樣品（圖源：3ders.org）
惠普彩色3D打印樣品（圖源：3ders.org）
惠普這款機器能夠實現彩色3D打印，關于彩色打印這一塊，惠普提供HP CMYK（cyan, magenta, yellow or black的縮寫，分別是青色、洋紅、紅色和黑色）彩色墨盒，但是，惠普并沒有介紹這些彩色染料，而是著重介紹了另一種試劑：Transforming Agent。這種試劑可在以體素（Voxel）為單位改變產品的性能，比如和CMYK彩色墨盒一起使用，可以有選擇性的給不同的產品區域上色。
第4頁：栽下梧桐樹 引得鳳凰來
栽下梧桐樹 引得鳳凰來
目前公布的兩款產品 HP Jet Fusion 3D 3200和HP Jet Fusion 3D 4200，以打印速度超出同行業產品10倍以上、高達1200dpi的分辨率、節省成本50%的碾壓性的優勢，成為吸引業界眼球的重磅炸彈。
俗話說“栽下梧桐樹，引得鳳凰來。”惠普3D打印機一出激起千層浪，西門子、寶馬、強生等國際巨頭紛紛慕名而來，尋求與惠普的合作。
首先遞來橄欖枝的是體育巨頭耐克。耐克使用3D打印機制鞋的消息早已有之，過去幾年中，耐克一直將該技術用于其鞋類產品的開發。甚至在2015年的時候該公司還為自己的3D打印鞋子技術申請了專利。兩個月前，他們還為即將參加里約奧運會的美國女飛人Allyson Felix用3D打印技術開發了定制的跑鞋。而本次耐克選擇惠普3D打印機，源于惠普產品獨特的優勢：HP Jet Fusion 3D打印機3200和4200有著驚人的打印尺寸（406×305×406毫米）和分辨率水平（1200dpi），惠普的這款產品是專門為制造高質量的終端零部件而設計的，該產品對打印過程的控制可以達到體素（voxel ）水平。惠普3D打印機每秒可處理3.4億個體素，可為原型和制造伙伴提供前所未有的生產速度、突破性功能部件以及巨大的經濟效益，在這個效率決定生死的商業時代，耐克選擇與惠普合作無疑是非常明智的。
繼耐克之后，又有另外幾家世界級的大企業也宣布將與惠普合作，它們分別是：全球電子電器的領先企業西門子，著名汽車品牌寶馬，比利時知名3D打印公司Materialise，3D打印平臺Shapeways，以及世界最大之一的醫療衛生保健品及消費者護理產品公司強生。
西門子將會為惠普提供先進的3D打印管理軟件，目的是提高惠普新機器的使用體驗，讓其更好地融入到現有的制造流程中，從而推動3D打印產業進一步發展。西門子的3D打印軟件可在惠普新的Multi Jet Fusion系統和Jet Fusion 3D打印機上實現多材料和多顏色的3D打印上。其軟件可以增加打印控制，并將對于打印對象顏色和材料的控制延伸到體素水平。
寶馬公司并未透露要用惠普3D打印機制造什么，不過，有分析認為，很有可能會用在汽車零部件的制造方面。目前雖然3D打印還無法取代傳統制造工藝，但在小批量定制化制造方面卻能節省時間和成本。而惠普打印機在打印速度和精度方面比傳統打印機有了很大提高，成本也降低了50%。
Materialise是比利時一家知名3D打印公司，惠普已經選擇該公司的3D打印軟件作為其惠普開放軟件平臺上的認證解決方案，為惠普3D打印系統提供支持。HP Jet Fusion 3200和4200是惠普最新推出的兩款產品，據Materialise稱，這兩款3D打印機都能夠與他們的Magics3D打印套件兼容，并可無縫集成進Magics套件現有的工作流程當中。
Shapeways可能是第一個宣布將購買惠普最新3D打印機的服務平臺，Shapeways宣布會將其部署到位于荷蘭埃因霍溫的工廠以增強打印服務能力。Shapeways與惠普的關系實際上相當好。自從2014年成立以來，這家目前全球數一數二的3D打印平臺就開始了與惠普的來往，而當獲悉惠普確定會開發3D打印機后，他們就開始利用自身的資源優勢提供反饋信息以幫助惠普完善技術。現在，作為親密合作伙伴，他們能盡情享用付出收獲的回報了。
強生作為全球醫療設備巨頭，與惠普聯手開發根據不同客戶需求定制的健康類產品和醫療設備，得到的好處同樣包括速度更快、成本更低。強生表示，他們會將惠普的新機器與自己成熟的醫療與材料等科技相結合來實現當前的目標。
距離惠普公開出售（兩款產品的起步價分別為13萬美元和20萬美元）3D打印機只有一周多的時間，與惠普合作的第一波浪潮就已經襲來，其中不乏世界知名企業。未來可能還會有更多的企業購買惠普的3D打印機，緣于惠普獨特的打印技術，不僅能實現全彩打印，而且在速度和成本上也有著無可比擬的優勢。這位打印巨頭在傳統打印方面本身就底蘊雄厚，技術過硬，當然名聲在外，再加上目前3D打印行業的火熱程度，那些慕名而來的制造企業選擇跟惠普牽手也就不足為奇了，我們堅信，隨著惠普3D打印技術的不斷創新，未來將會有更多的企業紛至沓來。
(責任編輯：admin)
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